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Grado 11

Ciencias naturales Unidad 5 ¿Cómo transformamos el planeta?

Tema

¿ Cuáles son las teorías físicas necesarias para la construcción de un tren de levitación magnética?

Nombre: Andrés Felipe Rincón Parra

Curso: 11-2

Gracias a las investigaciones realizadas por los científicos que a través de la aplicación de varios principios físicos así como la ley de Ampere, de Biot-Savart, entre otros, logran entender fenómenos físicos como el magnetismo y permite que el ser humano lo use a su ventaja. El tren magnético es un claro ejemplo. El tren magnético ya es una realidad en Japón y en otros países donde se logran velocidades de hasta 550 km/h. Este tipo de trenes se han vuelto en los vehículos terrestres más rápido a nivel comercial y su principal enfoque es de disminuir la fricción al máximo. Este propósito se alcanza mermando en lo posible la fricción del aire gracias a la aerodinámica y del suelo (levitación), gracias al electromagnetismo, de tal manera que consiguen aminorar la fuerza opositora y es más fácil para un objeto alcanzar dichas velocidades. La elevación del suelo es enteramente causa del campo magnético y la forma en la que está planteada la pista con respecto al tren.

Actividad Introductoria: Práctica de laboratorio Construcción de un levitrón. El Levitrón es un curioso aparato con el que se puede lograr la levitación de una pequeña pirinola o trompo mientras gira en el aire. La base oculta es un imán en forma de anillo que proporciona un campo magnético en forma de copa. La pirinola, a su vez, consta de un núcleo central que es también un imán. En pequeños grupos de trabajo van a construir un levitrón. ¿ Cuáles son las teorías físicas necesarias para la construcción de un tren de levitación magnética?

Materiales: •

Imán grande

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Imán en forma de aro (D=4cm; d=1.5cm) aprox.

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Un palito de madera o plástico en forma cónica. (que tenga el diámetro mayor al diámetro “d” del imán para que no se salga)

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Silicona

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Estuche acrílico de CD

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Nota: se requiere mucha paciencia para lograr el objetivo, así que no desistas.

Pasos 1. Colocar el palito de madera dentro del Imán tipo aro, fijarlo con silicona, quedando como trompo, asegurándose que el polo (N) quede hacia abajo. 2. Colocar sobre una mesa el Imán grande, con el polo (N) hacia arriba. 3. Colocar el estuche de CD sobre el Imán grande. 4. Hacer girar el palito con el imán, sobre el estuche de CD. 5. levantar poco a poco el estuche de CD, y luego retirarlo.

Resuelve las siguientes preguntas

¿ Cuáles son las teorías físicas necesarias para la construcción de un tren de levitación magnética?

• ¿Qué es levitar?

Levitar es cuando algo o alguien se eleva en el aire y se mantiene, sin ningún apoyo material ni intervención de agente físico conocido.

• ¿Por qué el trompo flota en el aire? El trompo levita (se eleva) porque el polo magnético de su parte inferior es igual al polo magnético de la base, de modo que la repulsión magnética se encarga de contrarrestar la fuerza gravedad.

• ¿Por qué el trompo se debe rotar y no se voltea? Porque a más fuerza, más velocidad coge el trompo y por lo tanto se queda más tiempo girando.

• ¿Que conoces acerca del tren bala (maglev)? Se conoce que es un sistema de transporte de levitación magnética que incluye la suspensión, guía y propulsión de vehículos, principalmente trenes, donde se utilizan muchos imanes para la sustentación propulsión a base de levitación magnética.

¿ Cuáles son las teorías físicas necesarias para la construcción de un tren de levitación magnética?

• ¿Sabes cómo funciona el tren bala (maglev)?

Funciona básicamente por la repulsión magnética y ésta es capaz de crear un campo magnético que logra actuar entre el tren y la vía, haciendo que el tren flote en el aire.

Escribe a continuación que objetivos esperas alcanzar al terminar las actividades de aprendizaje sobre el tema de levitación magnética

Como estudiante espero no solo adquirir conocimientos que me ayuden con preparación profesional, si no también enriquecer mis habilidades mediante la intensa investigación que debo realizar, abriendo paso así mismo a la concentración que ayuda con mi futuro como persona profesional que aspiro ser.

» Explicar los principales fenómenos asociados al magnetismo y su relación con el movimiento de cargas eléctricas

¿ Cuáles son las teorías físicas necesarias para la construcción de un tren de levitación magnética?

Actividad 1: La ley de coulomb y ley de gravitación universal. Ahora vas realizar dos practicas una de tipo experimental y otra mental.

Practica 1 actividad experimental Materiales: 2 bolitas de poliestireno (icopor) y papel aluminio

Regla de plástico un globo. Pedazo de tela de lana. Un transportador. Balanza.

Primero forra cada una de la esferas con aluminio, luego usando la balanza, pesa cada una de las dos esferas, registra estos datos en tu cuaderno. Cuelga de un soporte, las dos bolitas de poliestireno (forradas con papel de aluminio) mediante hilos finos de unos 15 cm de largo, formando un péndulo con cada una de las esferas, de modo que queden a 1 cm de distancia una de la otra.

Procedimiento: • Toma el globo y frótalo unos segundos con la lana o tu cabello. • Acerca el globo a la bola de aluminio del péndulo. • Procede hacer lo mismo con el otro péndulo.

¿ Cuáles son las teorías físicas necesarias para la construcción de un tren de levitación magnética?

1. ¿Qué es lo que se observa? Se observa que el globo atrae los cabellos y al pegarlo a las bolas de aluminio, éstas se mueven.

1. ¿Por qué sucede esto? Esto sucede porque al frotar un globo contra nuestro cabello, el cabello pierde electrones y el globo los gana, es decir que tanto el cabello como el globo son considerados aislantes de electricidad, ya que ninguno permite que exista un flujo de electrones entre ellos mismo, causando así que el globo que había ganado electrones quede negativo y el cabello que los había perdido, queda positivo.

1. ¿Qué tipo de fuerza eléctrica (atracción o repulsión) se observa?.

Es fuerza de atracción porque las cargas son de signos opuestos.

¿ Cuáles son las teorías físicas necesarias para la construcción de un tren de levitación magnética?

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Cuáles son las teorías físicas necesarias para la strucción de un tren de levitación magnética?...